Organisateurs : Farimah Masrouri (LAEGO - ENSG) Yu Jun Cui ...• La prise dépend de la nature du...

1/25Valorisation des sols médiocres – CFMS – 3 décembre 2008

Valorisation des sols médiocres

Organisateurs :

Farimah Masrouri (LAEGO - ENSG)Yu Jun Cui (CERMES – ENPC)

3 décembre 2008 - CNAM


Les premières traces de la fabrication organisée de la chaux remontent à 10 000 ans avant J.C. en Mésopotamie.

La plupart des peuples de l'antiquité connaissaient la chaux : Perses, Egyptiens, Etrusques, Phéniciens, Grecs, Romains.

Les Incas et les Mayas ont utilisé la chaux pour leurs constructions.

Il y a 5000 ans, les moines du Tibet stabilisaient les sols argileux à la chaux avant d'y édifier leurs temples.

http://bauer.gilbert.free.fr/balades/fouracho.htm

Historique


En Chine

Fabrication de la chaux :

3000 – 4000 av. J.C. (Civilisation de Yang-Shao)

Utilisation de la chaux (murs crépis) :

3000 – 4000 av. J.C. (Civilisation de Yang-Chao) et 2300-1950 av. J.C. (Civilisation de Long-Shan)

Traitement des sols à la chaux :

1600 – 1046 av. J.C. (Dynastie Shang)

et 1046 – 771 av. J.C. (Dynastie Zhou)

Grande Muraille de Chine localementen argile traitée à la chaux

Yang Bing-Yu, Feng Yu-Huai (1998)

Historique


La voie Appienne (Via Appia) est une voie romaine. C’est la première route à avoir été pavée. Construite par le censeur Appius Claudius Caecusen 312 av. J.C. elle joignait alors Rome à Capoue, puis fut allongée pour rejoindre Brindes (Brundisium).Son importance est confirmée par le surnom de « Reine des voies »(Regina Viarum) que lui donnaient les Romains.

Parcours de la Voie Appienne (en rouge)

Historique


Le terrassement achevé, on mettait en place différentes couches de matériaux locaux :

le statumen : c'est la fondation de la voie, formée de blocs de pierres grossières pour une meilleure assise et un meilleur drainage.

le rudus ou nucleus : c'est une couche de sable ou de graviers étalée sur le statumenpour permettre une égalisation du niveau.

le summum dorsum : c'est la bande de roulement, formé d'un mélange de sables fins, de graviers, de chaux ou de terre. Il devait allier des qualités de souplesse et de dureté.

Wikipedia

Historique

Voie Appienne


Historique

Voie Appienne


Chaux : au 18ème siecle, l'anglais Black et le français Lavoisier décrivent les réactions chimiques se produisant lors de son élaboration puis les savants Vicat, Debray et Lechatelier complèteront leurs travaux au cours du siècle suivant et feront une approche de ses applications possibles.

Antoine Laurent de Lavoisier 1743-1794

Louis Joseph Vicat1786-1861

Historique


La situation actuelle du traitement des sols résulte de :

Une culture ancienne

La nécessité d’une reconstruction rapide des infrastructures après la 2ème guerre

La prise de conscience des objectifs du développement durable :

• Utilisation raisonnée des ressources naturelles

• Optimisations économique et environnementale

Puiatti (2005)

Historique


Couche de forme

Remblai

Chaussée

Terrassement

Route

Traitement

Après traitement

Avant traitement

Stabilisation(moyen-long terme)

Amélioration(court terme)

Couche de forme : chaux + ciment ou liant hydrauliqueCouche de forme : chaux + ciment ou liant hydraulique

Chaussée : ciment ou liant hydrauliqueChaussée : ciment ou liant hydraulique

Remblai : chaux Remblai : chaux

Application

Puiatti (2005)


Environ 600 unités de traitementApplications :

Route, autoroute, infrastructure ferroviaire, aéroport, port…Lotissement, plate-formes commerciale et industrielle.

0

25

50

75

100

125

150

F D I GB SP PL B CZ CH AUS NL P

Nb

unité

s

Situation actuelle en Europe

Puiatti (2005)


Sols fins humides

LGV

Mouvement des terres :• 40 à 50 Mm³/an de sol

Sols traités à la chaux (1,5 à 2 % - ~ 400 000 T/an) :

• 15 à 25 Mm³/an

Sols traités au liant hydraulique (3,5 à 6% - ~ 900 000 T/an) :

• 6 à 8 Mm³/an

Bilan :• > 1/3 des sols déplacés

Situation actuelle en France

Puiatti (2005)


1966 2005

Portance

Si les problèmes restent les mêmes …

Puiatti (2005)


1966 2005

Au sac Au sac Au sac Au sac ContrôlContrôlContrôlContrôléééé

Epandage

La technologie a évolué …

Puiatti (2005)


1966 2005

CharrueCharrueCharrueCharrue PulviPulviPulviPulvi----mixeurmixeurmixeurmixeur

Malaxage

La technologie a évolué …

Puiatti (2005)


Liants hydrauliques routiers

Liants à faible émission de poussière

Les liants sont améliorés…

Puiatti (2005)


Stabilisateurs biologiques

Principe :

Réduction du film d’eau adsorbée sur les particules du sol

Agglomération des substances minérales du sol, accroîssement de sa résistance au gel et aux intempéries

Activation des procédés chimiques et physico-chimiques, qui stabilisent le sol, ce qui augmente d'autant la durée de vie des voies.

Applicable sur une large gamme de sols (fines au moins 5%)

Enzymes (sous-produits de la fabrication du sucre)


Stabilisateurs biologiquesEnzymes

Depuis une trentaine d’année essentiellement pour stabiliser les couches de formes des chaussées

Plus de 40 pays dont :Etats-Unis, Autriche, Inde, Chine, …

Marques commerciales :Terrazyme 11 XPermazymeEMC squaredECOroads



Economiques • Faible coût du produit• Réduction de l’entretien des chaussées

traitées

Modification des propriétés du sol• Augmentation de la compacité• Diminution de la perméabilité

Environnement• Non toxique, biodégradable

Quelques avantages avancés par les fabricants :

Mise en œuvre simple et rapide



Essais de laboratoire :

• Rc et Rt augmentent mais dans une proportion moindre qu’un traitement à la chaux

• Détérioration rapide des éprouvettes immergées dans l’eau

Confrontation laboratoire et in situ :

• Doit être étudié au cas par cas

• La prise dépend de la nature du sol et des conditions climatiques

Manque d’information sur la durabilité des ouvrages traités

Exemple de route non goudronnée et de joints entre pavés traités à la Permazyme


Stabilisateurs biologiquesBactéries

Principe :Activer une uréase* naturellement présente dans le sol (BacilliusPasteuri) en apportant de l’urée accompagnée de calcium afin d’induire la formation de cristaux de calcite

* est une enzyme qui catalyse la réaction de transformation de l'urée en dioxyde de carbone et ammoniac.



Diminution locale du pH

Précipitation de calcite à partir du Ca2+ autour des bactéries et cimentation des grains du sol

Augmentation de la résistance du

sol

Grains de quartz

Précipitation de calcite après traitement



A l’heure actuelle, seuls des sols sableux et des tourbes ont été traités de cette façon

Peu d’essais in situ réalisés

Amélioration dépend de nombreux facteurs :• Des concentrations en réactifs et en bactéries• De la température• De l’oxygénation du sol• …


Stabilisateurs biologiquesBibliographie

Traitement des sols par bactéries :

http://www.smartsoils.nl/http://www.sil.ucdavis.edu/projects-bsi.htmhttp://www.smartsoils.nl/files/files_org/2007_Whiffin_Van_Paassen_Harkes_Geomicrobiology_concept.pdf

DeJong, J.T., Fritzges, M.B., and Nüsslein, K. November 2006 "Microbial Induced Cementation to Control Sand Response to Undrained Shear", Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering.

Traitement des sols à l’aide d’enzymes :

http://www.terrazyme.comhttp://www.perma-zyme.at/de/index.html

Etudes qualitatives de comparaison in situ de stabilisateurs non conventionnels

http://www.cflhd.gov/techDevelopment/completed_projects/materials/seedskadee/_documents/01_road_stabilizer_product_performance_seedskadee_nwr.pdfhttp://atfiles.org/files/pdf/SoilStabilizersTrails.pdf



Introduction F. Masrouri & Y.J. Cui 13h30-13h40

Traitement à la chaux

V. Lelong (Lhoist) 13h40-14h

Traitement au ciment

J. Abdo (Cimbéton) 14h-14h20

Point de vue des terrassiers

D. Gandille (Guintoli) & P. Chardard (Eiffage) 14h20-14h40

Questions environnementales liées au traitement

des sols

A. Julien (LCPC Nantes) 14h40-15h

Questions & discussion 15h-15h20

Pause 15h20-15h40


Réutilisation des sédiments

N. Abriak (Mines de Douai) 15h40-16h

Comportement physico-chimique des sols traités

D. Deneele (LCPC Nantes) 16h-16h20

Géotechnique des sols traités

O. Cuisinier (LAEGO-ENSG) 16h20-16h40

Présentation générale du projet TerDOUEST(Terrassement Durable, OUvrages En Sols Traités)

E. Manier (SNCF) 16h40-17h

Questions & discussion 17h-17h30


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